JP4603300B2 - Cold cathode device and field emission display - Google Patents

Cold cathode device and field emission display Download PDF

Info

Publication number
JP4603300B2
JP4603300B2 JP2004189456A JP2004189456A JP4603300B2 JP 4603300 B2 JP4603300 B2 JP 4603300B2 JP 2004189456 A JP2004189456 A JP 2004189456A JP 2004189456 A JP2004189456 A JP 2004189456A JP 4603300 B2 JP4603300 B2 JP 4603300B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cold cathode
conductor
opening
electrode
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2004189456A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006012665A (en
Inventor
哲彦 室井
瑞芳 後沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Broadcasting Corp
Original Assignee
Japan Broadcasting Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Broadcasting Corp filed Critical Japan Broadcasting Corp
Priority to JP2004189456A priority Critical patent/JP4603300B2/en
Publication of JP2006012665A publication Critical patent/JP2006012665A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4603300B2 publication Critical patent/JP4603300B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、冷陰極装置及び電界放出型ディスプレイに係り、特に冷陰極エミッタを備えた冷陰極装置及び電界放出型ディスプレイに関する。 The present invention relates to a cold cathode device and a field emission display, and more particularly to a cold cathode device and a field emission display having a cold cathode emitter.

電界放出型ディスプレイ（ＦＥＤ；Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）は、画素毎に設けられた複数の冷陰極素子を複数備えており、冷陰極素子には電子を放出するための冷陰極エミッタが設けられている。   A field emission display (FED) includes a plurality of cold cathode elements provided for each pixel, and the cold cathode element is provided with a cold cathode emitter for emitting electrons.

冷陰極素子には、カソード電極上に先端が先鋭な冷陰極エミッタを形成し、カソード電極上に冷陰極エミッタを取り囲むような絶縁層と、絶縁層上にゲート電極とを形成して、冷陰極エミッタとゲート電極との間に電圧を印加して、高電界を発生させて冷陰極エミッタの先端から電子の放出を行うＳｐｉｎｄｔ型や、カソード電極とゲート電極との間に形成された絶縁層に電圧を印加して高電界を発生させて、トンネル効果により電子の放出を行うＭＩＭ（Metal Insulator Metal）型や、カソード電極とゲート電極との間に形成された薄膜に微小ギャップを形成し、カソード電極とゲート電極との間に電圧を印加して、微小ギャップから電子の放出を行うＳＣＥ（Surface Conduction Emitter）型等の方式が検討されている。   In the cold cathode device, a cold cathode emitter having a sharp tip is formed on the cathode electrode, an insulating layer surrounding the cold cathode emitter is formed on the cathode electrode, and a gate electrode is formed on the insulating layer. A Spindt type that emits electrons from the tip of the cold cathode emitter by applying a voltage between the emitter and the gate electrode to generate a high electric field, or an insulating layer formed between the cathode electrode and the gate electrode A voltage is applied to generate a high electric field, and a micro gap is formed in the MIM (Metal Insulator Metal) type that emits electrons by the tunnel effect, or in a thin film formed between the cathode electrode and the gate electrode. An SCE (Surface Conduction Emitter) type system in which a voltage is applied between an electrode and a gate electrode to emit electrons from a minute gap has been studied.

このような冷陰極素子は、微細な構造であるため、電界放出型ディスプレイに設けられた複数の冷陰極エミッタを均一な形状に形成することは困難である。そのため、冷陰極エミッタ間の形状が不均一となり、冷陰極素子間の電子放出特性が異なってしまい、画素間の輝度にばらつきが発生して、画質が劣化するという問題があった。このような問題を解決するため、従来の電界放出型ディスプレイでは、画素毎に複数の冷陰極素子を設けて、画素間の電子放出特性の差を小さくしたものがある。   Since such a cold cathode device has a fine structure, it is difficult to form a plurality of cold cathode emitters provided in a field emission display in a uniform shape. For this reason, the shape between the cold cathode emitters becomes non-uniform, the electron emission characteristics between the cold cathode elements differ, and there is a problem that the luminance between pixels varies and the image quality deteriorates. In order to solve such a problem, some conventional field emission displays have a plurality of cold cathode elements provided for each pixel to reduce the difference in electron emission characteristics between the pixels.

また、ゲート電極を用いた冷陰極素子を備えた電界放出型ディスプレイでは、冷陰極エミッタから放出された電子ビームがゲート電極に引き寄せられるため、電子ビームの照射角度は広がる傾向にあり、解像度の低下や混色等の画質劣化を引き起こしていた。このような問題を解決するための従来技術として、電子ビームを集束させるためのフォーカス電極を設けた電界放出型ディスプレイや、ゲート電極の厚さを大きくした電界放出型ディスプレイ等がある。   In a field emission display having a cold cathode device using a gate electrode, the electron beam emitted from the cold cathode emitter is attracted to the gate electrode, so that the irradiation angle of the electron beam tends to widen, resulting in a decrease in resolution. Image quality deterioration such as color mixing. As a conventional technique for solving such a problem, there are a field emission display provided with a focus electrode for focusing an electron beam, a field emission display with a thick gate electrode, and the like.

図１は、フォーカス電極を備えた従来の電子放出型ディスプレイの断面図であり、図２は、図１に示した背面板の平面図である。なお、図１に示したＢは、カソード電極１３とゲート電極１５との間に電圧Ｖｇと、カソード電極１３とフォーカス電極１８との間に電圧Ｖｆとを印加することにより形成された等電位線（以下、等電位線Ｂ）を示している。また、図１中に示したＤは、冷陰極エミッタ１９から放出された電子ビーム（以下、電子ビームＤ）を示している。   FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional electron emission display having a focus electrode, and FIG. 2 is a plan view of the back plate shown in FIG. Note that B shown in FIG. 1 indicates an equipotential line formed by applying a voltage Vg between the cathode electrode 13 and the gate electrode 15 and a voltage Vf between the cathode electrode 13 and the focus electrode 18. (Hereinafter, the equipotential line B) is shown. 1 indicates an electron beam emitted from the cold cathode emitter 19 (hereinafter, electron beam D).

図１に示すように、電界放出型ディスプレイ２０は、大略すると複数の冷陰極素子１０が設けられた背面板１１と、前面板２４とを有した構成とされている。冷陰極素子１０は、大略すると基板１２と、カソード電極１３と、絶縁層１４と、ゲート電極１５と、誘電体層１７と、フォーカス電極１８と、冷陰極エミッタ１９とにより構成されている。基板１２上には、カソード電極１３が形成されており、カソード電極１３上には、絶縁層１４と、ゲート電極１５と、誘電体層１７と、フォーカス電極１８とが順次積層され、絶縁層１４、ゲート電極１５、誘電体層１７、及びフォーカス電極１８にはカソード電極１３を露出する開口部Ａが形成されている。   As shown in FIG. 1, the field emission display 20 is generally configured to include a back plate 11 provided with a plurality of cold cathode elements 10 and a front plate 24. In general, the cold cathode device 10 includes a substrate 12, a cathode electrode 13, an insulating layer 14, a gate electrode 15, a dielectric layer 17, a focus electrode 18, and a cold cathode emitter 19. A cathode electrode 13 is formed on the substrate 12, and an insulating layer 14, a gate electrode 15, a dielectric layer 17, and a focus electrode 18 are sequentially stacked on the cathode electrode 13. The gate electrode 15, the dielectric layer 17, and the focus electrode 18 have an opening A that exposes the cathode electrode 13.

開口部Ａに露出されたカソード電極１３上には、電子を放出するための冷陰極エミッタ１９が形成されている。フォーカス電極１８は、冷陰極エミッタ１９から放出された電子ビームＤを集束させるためのものである。図２に示すように、フォーカス電極１８は、薄膜状の金属膜であり、複数の冷陰極素子１０間で共通の電極とされている。また、フォーカス電極１８は、電源と接続されており、通常、ゲート電圧より低い電圧が印加される。   On the cathode electrode 13 exposed in the opening A, a cold cathode emitter 19 for emitting electrons is formed. The focus electrode 18 is for focusing the electron beam D emitted from the cold cathode emitter 19. As shown in FIG. 2, the focus electrode 18 is a thin metal film, and is a common electrode among the plurality of cold cathode elements 10. The focus electrode 18 is connected to a power source, and a voltage lower than the gate voltage is usually applied.

前面板２４は、基板２１と、アノード電極２２と、蛍光体２３とを有した構成とされている。基板２１上には、アノード電極２２と、蛍光体２３とが順次形成されている。前面板２４は、蛍光体２３が冷陰極エミッタ１９と対向するよう配置されている。   The front plate 24 includes a substrate 21, an anode electrode 22, and a phosphor 23. On the substrate 21, an anode electrode 22 and a phosphor 23 are sequentially formed. The front plate 24 is disposed so that the phosphor 23 faces the cold cathode emitter 19.

このような構成の電界放出型ディスプレイ２０は、カソード電極１３とゲート電極１５との間に電圧Ｖｇが印加されると冷陰極エミッタ１９から電子ビームＤが放出され、電子ビームＤは冷陰極エミッタ１９の表面に形成された上に凸の等電位線Ｂと直交する方向（ゲート電極１５に向かう方向）に力を受けて発散しようとするが、フォーカス電極１８により形成された下に凸んだ等電位線Ｂにより電子ビームＤは集束される（例えば、非特許文献１参照。）。   The field emission display 20 having such a configuration emits an electron beam D from the cold cathode emitter 19 when a voltage Vg is applied between the cathode electrode 13 and the gate electrode 15, and the electron beam D is emitted from the cold cathode emitter 19. An attempt is made to diverge by receiving a force in a direction perpendicular to the convex equipotential line B (the direction toward the gate electrode 15) formed on the surface of the electrode, but projecting downward from the focus electrode 18, etc. The electron beam D is focused by the potential line B (see, for example, Non-Patent Document 1).

図３は、ゲート電極の厚さを大きくした従来の電界放出型ディスプレイの断面図である。図３に示したＦは、カソード電極１３とゲート電極２６との間に電圧Ｖｇを印加することにより形成された等電位線（以下、等電位線Ｆ）を示しており、Ｇは冷陰極エミッタ１９から放出された電子ビーム（以下、電子ビームＧ）を示している。なお、図３において、図１に示した電界放出型ディスプレイ２０と同一構成部分には同一符号を付す。   FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional field emission display in which the thickness of the gate electrode is increased. 3 indicates an equipotential line (hereinafter, equipotential line F) formed by applying a voltage Vg between the cathode electrode 13 and the gate electrode 26, and G indicates a cold cathode emitter. An electron beam emitted from 19 (hereinafter referred to as an electron beam G) is shown. In FIG. 3, the same components as those of the field emission display 20 shown in FIG.

図３に示すように、電界放出型ディスプレイ３０は、大略すると複数の冷陰極素子２５を備えた背面板２７と、前面板２４とを有した構成とされている。冷陰極素子２５は、大略すると基板１２と、カソード電極１３と、絶縁層１４と、厚さの大きいゲート電極２６と、冷陰極エミッタ１９とを有した構成されている。 基板１２上には、カソード電極１３が形成されている。カソード電極１３上には、絶縁層１４と、厚さの大きいゲート電極２６とが順次積層され、絶縁層１４及びゲート電極２６には、カソード電極１３を露出する開口部Ｅが形成されている。このようにゲート電極２６の厚さを大きくすることにより、発散する電子ビームＧをゲート電極２６の側面部２６Ａで遮断することができる（例えば、非特許文献２参照。）。
Y.W.Jin,et al,“A Study on the Driving Property of Double GatedTriode-Type Field Emission Display using Carbon Nanotube Emitter”Proc.EuroDisplay‘02,pp.229-232,2002 J.E.Jung,et al,“Development of Triode-Type Carbon Nanotube Field-EmitterArrays with Suppression of Diode Emission by Forming Electroplated Ni WallStructure”,J.Vac.Sci.Techno.B,Vol.21(1),pp.375-381,2003 As shown in FIG. 3, the field emission display 30 is roughly configured to include a back plate 27 having a plurality of cold cathode elements 25 and a front plate 24. In general, the cold cathode element 25 includes a substrate 12, a cathode electrode 13, an insulating layer 14, a thick gate electrode 26, and a cold cathode emitter 19. A cathode electrode 13 is formed on the substrate 12. An insulating layer 14 and a thick gate electrode 26 are sequentially stacked on the cathode electrode 13, and an opening E that exposes the cathode electrode 13 is formed in the insulating layer 14 and the gate electrode 26. Thus, by increasing the thickness of the gate electrode 26, the diverging electron beam G can be blocked by the side surface portion 26A of the gate electrode 26 (see, for example, Non-Patent Document 2).
YWJin, et al, “A Study on the Driving Property of Double Gated Triode-Type Field Emission Display using Carbon Nanotube Emitter” Proc. EuroDisplay '02, pp. 229-232, 2002 JEJung, et al, “Development of Triode-Type Carbon Nanotube Field-EmitterArrays with Suppression of Diode Emission by Forming Electroplated Ni WallStructure”, J. Vac. Sci. Techno. B, Vol. 21 (1), pp. 375-381 , 2003

しかしながら、近年、ディスプレイには、大画面化、高精細化等が望まれており、ディスプレイの高精細化に伴い、１画素の大きさは小さくなってきており、従来のように画素毎に複数の冷陰極素子を設けることは困難である。   However, in recent years, it has been desired that the display has a larger screen, higher definition, and the like. With the increase in display definition, the size of one pixel has been reduced. It is difficult to provide the cold cathode element.

また、フォーカス電極１８を備えた電界放出型ディスプレイ２０では、フォーカス電極１８が複数の冷陰極素子１０に対して共通な電極であるため、冷陰極素子１０間で放出される電子の量が異なる場合、フォーカス電極１８により冷陰極素子１０毎に放出される電子の量の調整を行なうことができず、画素間に輝度のばらつきが生じるという問題があった。また、全ての冷陰極素子１０に対して共通なフォーカス電極１８に負の電圧を印加することで、全ての冷陰極エミッタ１９の表面付近の電界強度が一様に弱められるため、全ての冷陰極エミッタ１９から電子が放出されにくくなるという問題があった。   In the field emission display 20 including the focus electrode 18, since the focus electrode 18 is a common electrode for the plurality of cold cathode elements 10, the amount of electrons emitted between the cold cathode elements 10 is different. The amount of electrons emitted from the focus electrode 18 to each cold cathode element 10 cannot be adjusted, and there is a problem that luminance varies between pixels. Further, by applying a negative voltage to the focus electrode 18 common to all the cold cathode elements 10, the electric field strength in the vicinity of the surface of all the cold cathode emitters 19 is uniformly weakened. There is a problem that electrons are hardly emitted from the emitter 19.

ゲート電極２６の厚さを大きくした電界放出型ディスプレイ３０では、電子ビームＧの発散は抑制できるが、電子ビームＧがゲート電極２６に衝突しやすくなるため、冷陰極エミッタ１９の電子放出効率が低下するという問題があった。   In the field emission display 30 in which the thickness of the gate electrode 26 is increased, the divergence of the electron beam G can be suppressed. However, since the electron beam G easily collides with the gate electrode 26, the electron emission efficiency of the cold cathode emitter 19 decreases. There was a problem to do.

そこで本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、画素間の輝度のばらつきを低減すると共に、解像度の低下や混色等の画質劣化を抑制することのできる冷陰極装置及び電界放出型ディスプレイを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a cold cathode device and a field emission display capable of reducing variations in luminance between pixels and suppressing deterioration in image quality such as a decrease in resolution and color mixing. The purpose is to do.

上記課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is characterized by the following measures.

請求項１記載の発明では、カソード電極とゲート電極との間に電圧を印加して冷陰極エミッタから電子を放出する複数の冷陰極素子が平面状に配列された冷陰極装置であって、
前記ゲート電極上に形成され、前記複数の冷陰極素子から放出される電子を通過させる複数の第１の開口部を有した誘電体層と、該誘電体層上に形成され、前記電子を通過させる第２の開口部を有した導体とを備え、該導体は、前記複数の冷陰極素子の各々について分離して設けられ、該導体の各々は電気的に浮遊されており、前記第１の開口部と前記冷陰極素子は、１対１で設けられていることを特徴とする冷陰極装置により、解決できる。
上記発明によれば、ゲート電極上に第１の開口部を有した誘電体層を形成し、誘電体層上に他の冷陰極素子の導体とは分離して設けられ、電気的に開放された導体を設けることにより、冷陰極エミッタから放出された電子の量に応じて、冷陰極素子毎に設けられた導体を負に帯電させ、導体の帯電量に応じて冷陰極エミッタ表面の電界強度を弱めて、冷陰極エミッタ間の電子放出量の差を小さくして、画素間の輝度のばらつきを低減することができる。また、導体を負に帯電させることで、導体の付近に下に凸んだ等電位線を形成して、冷陰極エミッタから放出された電子ビームを集束させて、解像度の低下や混色等の画質劣化を抑制することができる。 The invention according to claim 1 is a cold cathode device in which a plurality of cold cathode elements for applying a voltage between the cathode electrode and the gate electrode to emit electrons from the cold cathode emitter are arranged in a plane,
A dielectric layer formed on the gate electrode and having a plurality of first openings for passing electrons emitted from the plurality of cold cathode devices, and formed on the dielectric layer and passing through the electrons A conductor having a second opening to be provided, and the conductor is provided separately for each of the plurality of cold cathode elements, and each of the conductors is electrically floating, and the first The opening and the cold cathode element can be solved by a cold cathode device characterized by being provided in a one-to-one relationship.
According to the above invention, the dielectric layer having the first opening is formed on the gate electrode, provided on the dielectric layer separately from the conductors of the other cold cathode elements, and is electrically opened. By providing a conductor, the conductor provided for each cold cathode element is negatively charged according to the amount of electrons emitted from the cold cathode emitter, and the electric field strength on the surface of the cold cathode emitter according to the charge amount of the conductor. Can be reduced to reduce the difference in the amount of electron emission between the cold cathode emitters, thereby reducing variations in luminance between pixels. Also, by negatively charging the conductor, an equipotential line that protrudes downward is formed near the conductor, and the electron beam emitted from the cold cathode emitter is focused to reduce the resolution and color mixing. Deterioration can be suppressed.

請求項２記載の発明では、前記誘電体層に設けられた前記第１の開口部は、前記導体に設けられた前記第２の開口部よりも大きく形成されており、前記第１の開口部の中心と前記第２の開口部の中心とは、略同一であることを特徴とする請求項１に記載の冷陰極装置により、解決できる。 According to a second aspect of the present invention, the first opening provided in the dielectric layer is formed larger than the second opening provided in the conductor, and the first opening The cold cathode device according to claim 1, wherein the center of the second opening and the center of the second opening are substantially the same.

上記発明によれば、誘電体層に設けられた第１の開口部を導体に設けられた第２の開口部よりも大きく形成し、かつ第１の開口部の中心と第２の開口部の中心とを略同一となるよう構成することにより、冷陰極エミッタから放出された電子が導体に到達しやすくなり、導体を電子により負に帯電させやすくすることができる。   According to the above invention, the first opening provided in the dielectric layer is formed larger than the second opening provided in the conductor, and the center of the first opening and the second opening are formed. By configuring the center to be substantially the same, the electrons emitted from the cold cathode emitter can easily reach the conductor, and the conductor can be easily charged negatively by the electrons.

請求項３記載の発明では、前記電子が照射されることにより発光する蛍光体と、請求項１または２に記載の冷陰極装置とを備えたことを特徴とする電界放出型ディスプレイにより、解決できる。 The invention according to claim 3 can be solved by a field emission display comprising the phosphor that emits light when irradiated with the electrons and the cold cathode device according to claim 1 or 2. .

上記発明によれば、請求項１または２に記載の冷陰極素子を備えたことで、画素間の輝度のばらつきを低減することができると共に、冷陰極エミッタから放出された電子ビームを集束させ、集束させた電子ビームを所定の蛍光体に照射させて、解像度の低下や混色等の画質劣化を抑制することができる。   According to the invention, by providing the cold cathode device according to claim 1 or 2, it is possible to reduce variation in luminance between pixels, and to focus the electron beam emitted from the cold cathode emitter, By irradiating a predetermined phosphor with a focused electron beam, it is possible to suppress degradation in image quality such as a decrease in resolution and color mixing.

上述の如く本発明によれば、画素間の輝度のばらつきを低減すると共に、解像度の低下や混色等の画質劣化を抑制することのできる冷陰極装置及び電界放出型ディスプレイを提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a cold cathode device and a field emission display that can reduce variations in luminance between pixels and can suppress deterioration in image quality such as a decrease in resolution and color mixing.

次に、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

（実施の形態）
始めに、図４及び図５を参照して、本実施の形態による電界放出型ディスプレイ５０の構成について説明する。図４は、本発明の実施の形態による電界放出型ディスプレイの断面図であり、図５は、図４に示した背面板の平面図である。なお、図４においては、１つの冷陰極素子６０のみ図示したが、図５に示すように背面板５１には複数の冷陰極素子６０が設けられている。 (Embodiment)
First, the configuration of the field emission display 50 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5. 4 is a cross-sectional view of a field emission display according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a plan view of the back plate shown in FIG. In FIG. 4, only one cold cathode element 60 is shown, but a plurality of cold cathode elements 60 are provided on the back plate 51 as shown in FIG.

電界放出型ディスプレイ５０は、大略すると前面板６５と、複数の冷陰極素子６０が設けられた背面板５１とを有した構成とされている。前面板６５は、基板６６と、アノード電極６７と、蛍光体６８とを有した構成とされている。基板６６には、アノード電極６７と、蛍光体６８とが順次積層形成されている。前面板６５は、背面板５１から離間し、かつ蛍光体６８が後述する冷陰極エミッタ５４と対向するよう配置されている。   The field emission display 50 is roughly configured to include a front plate 65 and a back plate 51 provided with a plurality of cold cathode elements 60. The front plate 65 is configured to include a substrate 66, an anode electrode 67, and a phosphor 68. An anode electrode 67 and a phosphor 68 are sequentially stacked on the substrate 66. The front plate 65 is disposed so as to be separated from the back plate 51 and the phosphor 68 faces a cold cathode emitter 54 described later.

冷陰極素子６０は、大略すると基板５２と、カソード電極５３と、冷陰極エミッタ５４と、絶縁層５６と、ゲート電極５７と、誘電体層５８と、導体５９とを有した構成とされている。カソード電極５３は、基板５２上に設けられている。カソード電極５３には、例えば、Ｃｒ膜，Ａｌ膜，Ａｕ膜，Ａｇ膜，Ｔｉ膜，Ｔａ膜，Ｍｏ膜，Ｚｒ膜，Ｗ膜，Ｐｔ膜，Ｉｒ膜，Ｎｉ膜等の材料を用いることができる。カソード電極５３の厚さは、例えば、１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内で適宜選択することができる。   In general, the cold cathode device 60 includes a substrate 52, a cathode electrode 53, a cold cathode emitter 54, an insulating layer 56, a gate electrode 57, a dielectric layer 58, and a conductor 59. . The cathode electrode 53 is provided on the substrate 52. For the cathode electrode 53, for example, a material such as a Cr film, an Al film, an Au film, an Ag film, a Ti film, a Ta film, a Mo film, a Zr film, a W film, a Pt film, an Ir film, or a Ni film is used. it can. The thickness of the cathode electrode 53 can be appropriately selected within a range of 10 nm to 1000 nm, for example.

冷陰極エミッタ５４は、後述する開口部５６Ａに露出されたカソード電極５３上に形成されている。冷陰極エミッタ５４には、例えば、電子放出特性に優れた炭素系微細繊維を用いることができる。炭素系微細繊維には、例えば、カーボンナノチューブ、グラファイトナノファイバ、ナノグラファイバ、カーボンナノホーン等を用いることができる。   The cold cathode emitter 54 is formed on the cathode electrode 53 exposed in an opening 56A described later. For the cold cathode emitter 54, for example, carbon-based fine fibers having excellent electron emission characteristics can be used. As the carbon-based fine fiber, for example, a carbon nanotube, a graphite nanofiber, a nanografiber, a carbon nanohorn, or the like can be used.

絶縁層５６は、開口部５６Ａを有しており、カソード電極５３上に形成されている。絶縁層５６には、例えば、ＳｉＯ２膜，ＴＥＯＳ膜，Ｓｉ３Ｎ４膜，Ｔａ２Ｏ５膜，ＭｇＯ膜，Ａｌ２Ｏ３膜等を用いることができる。絶縁層５６の厚さは、例えば、５００ｎｍ〜５μｍの範囲内で適宜選択することができる。 The insulating layer 56 has an opening 56 </ b> A and is formed on the cathode electrode 53. For the insulating layer 56, for example, a SiO 2 film, a TEOS film, a Si 3 N 4 film, a Ta 2 O 5 film, a MgO film, an Al 2 O 3 film, or the like can be used. The thickness of the insulating layer 56 can be selected as appropriate within a range of 500 nm to 5 μm, for example.

ゲート電極５７は、開口部５７Ａを有しており、絶縁層５６上に形成されている。ゲート電極５７には、例えば、Ｃｒ膜，Ａｌ膜，Ａｕ膜，Ａｇ膜，Ｔｉ膜，Ｔａ膜，Ｍｏ膜，Ｚｒ膜，Ｗ膜，Ｐｔ膜，Ｉｒ膜，Ｎｉ膜等の材料を用いることができる。ゲート電極５７の厚さは、例えば、１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内で適宜選択することができる。   The gate electrode 57 has an opening 57 </ b> A and is formed on the insulating layer 56. For the gate electrode 57, for example, a material such as a Cr film, an Al film, an Au film, an Ag film, a Ti film, a Ta film, a Mo film, a Zr film, a W film, a Pt film, an Ir film, or a Ni film is used. it can. The thickness of the gate electrode 57 can be appropriately selected within a range of 10 nm to 1000 nm, for example.

誘電体層５８は、開口径Ｒ２の開口部５８Ａ（第１の開口部）を有しており、ゲート電極５７上に形成されている。誘電体層５８には、例えば、ＳｉＯ２膜，ＴＥＯＳ膜，Ｓｉ３Ｎ４膜，Ｔａ２Ｏ５膜，ＭｇＯ膜，Ａｌ２Ｏ３膜等を用いることができる。誘電体層５８の厚さは、例えば、５００ｎｍ〜５μｍの範囲内で適宜選択することができる。 The dielectric layer 58 has an opening 58 A (first opening) having an opening diameter R 2 and is formed on the gate electrode 57. As the dielectric layer 58, for example, a SiO 2 film, a TEOS film, a Si 3 N 4 film, a Ta 2 O 5 film, a MgO film, an Al 2 O 3 film, or the like can be used. The thickness of the dielectric layer 58 can be selected as appropriate within a range of 500 nm to 5 μm, for example.

導体５９は、板状の形状をしており、開口径Ｒ１の開口部５９Ａ（第２の開口部）を有した構成とされている。導体５９は、誘電体層５８上に形成されている。第２の開口部である開口部５９Ａの開口径Ｒ１は、誘電体層５８の開口部５８Ａの開口径Ｒ２よりも小さくなるよう構成されている。また、開口部５８Ａの中心と開口部５９Ａの中心とは、略同一となるように構成されている。図５に示すように、導体５９は冷陰極素子６０毎に独立して設けられており、複数の冷陰極素子６０に設けられた導体５９はそれぞれ分離されている。また、導体５９は、電源に接続されておらず、電気的に開放された状態にある。   The conductor 59 has a plate shape and has an opening 59A (second opening) having an opening diameter R1. The conductor 59 is formed on the dielectric layer 58. The opening diameter R1 of the opening 59A which is the second opening is configured to be smaller than the opening diameter R2 of the opening 58A of the dielectric layer 58. The center of the opening 58A and the center of the opening 59A are configured to be substantially the same. As shown in FIG. 5, the conductor 59 is provided independently for each cold cathode element 60, and the conductors 59 provided in the plurality of cold cathode elements 60 are separated from each other. The conductor 59 is not connected to a power source and is in an electrically open state.

このような導体５９を冷陰極素子６０毎に独立して設けることにより、ゲート電極５７とカソード電極５３との間に電圧Ｖｇと、アノード電極６７とカソード電極５３との間に電圧Ｖａとが印加された際、導体５９を冷陰極エミッタ５４から放出された電子の量に応じて負に帯電させ、導体５９の帯電量に応じてそれぞれの冷陰極エミッタ５４表面の電界強度を弱めて、冷陰極エミッタ５４間の電子放出量の差を小さくして、画素間の輝度のばらつきを低減することができると共に、下に凸んだ等電位線Ｋ（図１５参照）を形成して、この下に凸んだ等電位線Ｋにより電子ビームＪを集束させ、画像として表示される解像度の低下や混色等の画質劣化を抑制することができる。   By providing such a conductor 59 independently for each cold cathode element 60, a voltage Vg is applied between the gate electrode 57 and the cathode electrode 53, and a voltage Va is applied between the anode electrode 67 and the cathode electrode 53. In this case, the conductor 59 is negatively charged according to the amount of electrons emitted from the cold cathode emitter 54, and the electric field strength on the surface of each cold cathode emitter 54 is weakened according to the amount of charge of the conductor 59. The difference in the amount of electron emission between the emitters 54 can be reduced to reduce variations in luminance between pixels, and a downwardly equipotential line K (see FIG. 15) is formed below this. The electron beam J can be focused by the convex equipotential lines K, and deterioration in image quality such as a decrease in resolution and color mixing displayed as an image can be suppressed.

また、導体５９に形成された開口部５９Ａの開口径Ｒ１を、誘電体層５８の開口部５８Ａの開口径Ｒ２よりも小さくなるよう構成することで、導体５９に電子が到達しやすくなり、電子により導体５９を負に帯電させやすくすることができる。   Further, by configuring the opening diameter R1 of the opening 59A formed in the conductor 59 to be smaller than the opening diameter R2 of the opening 58A of the dielectric layer 58, electrons can easily reach the conductor 59, and the electron Thus, the conductor 59 can be easily charged negatively.

導体５９には、例えば、Ｃｒ膜，Ａｌ膜，Ａｕ膜，Ａｇ膜，Ｔｉ膜，Ｔａ膜，Ｍｏ膜，Ｚｒ膜，Ｗ膜，Ｐｔ膜，Ｉｒ膜，Ｎｉ膜等の材料を用いることができる。導体５９の厚さは、例えば、１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内で適宜選択することができる。   For the conductor 59, for example, a material such as a Cr film, an Al film, an Au film, an Ag film, a Ti film, a Ta film, a Mo film, a Zr film, a W film, a Pt film, an Ir film, or a Ni film can be used. . The thickness of the conductor 59 can be appropriately selected within a range of 10 nm to 1000 nm, for example.

次に、図６乃至図１３を参照して、本実施の形態による電界放出型ディスプレイ５０の製造方法ついて説明する。なお、前面板６５については、従来の電界放出型ディスプレイと同様な構成とされているのでその製造方法の説明を省略し、ここでは電界放出型ディスプレイ５０の背面板５１の製造方法についてのみ説明する。   Next, a manufacturing method of the field emission display 50 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. Since the front plate 65 has the same configuration as that of the conventional field emission display, the description of the manufacturing method thereof will be omitted, and only the method of manufacturing the back plate 51 of the field emission display 50 will be described here. .

図６乃至図１３は、本実施の形態の電界放出型ディスプレイに設けられた背面板の製造工程を示した図である。なお、図６乃至図１３においては、冷陰極エミッタ５４に炭素系微細繊維を適用した場合を例に挙げて説明する。   6 to 13 are views showing a manufacturing process of a back plate provided in the field emission display according to the present embodiment. 6 to 13, an example in which carbon fine fibers are applied to the cold cathode emitter 54 will be described.

図６に示すように、基板５２上にカソード電極５３を形成する。カソード電極５３は、例えば、スパッタリング法や蒸着法等により形成することができる。カソード電極５３は、必要に応じてパターニングする。次に、図７に示すように、カソード電極５３上に、触媒金属７１を成膜し、触媒金属７１をパターニングするためのレジスト膜７２を触媒金属７１上に形成する。冷陰極エミッタ５４として炭素系微細繊維を形成する場合、触媒金属７１には、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏのうちの少なくとも１つを含む金属を用いることができる。また、触媒金属７１の厚さは、例えば、１ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内で適宜選択することができる。   As shown in FIG. 6, a cathode electrode 53 is formed on the substrate 52. The cathode electrode 53 can be formed by, for example, a sputtering method or a vapor deposition method. The cathode electrode 53 is patterned as necessary. Next, as shown in FIG. 7, a catalyst metal 71 is formed on the cathode electrode 53, and a resist film 72 for patterning the catalyst metal 71 is formed on the catalyst metal 71. When forming a carbon-based fine fiber as the cold cathode emitter 54, the catalyst metal 71 can be a metal containing at least one of Fe, Ni, and Co. Moreover, the thickness of the catalyst metal 71 can be appropriately selected within a range of 1 nm to 50 nm, for example.

続いて、図８に示すように、レジスト膜７２をマスクとしてエッチングを行い、触媒金属７１をパターニングする。レジスト膜７２は、触媒金属７１をパターニング後、レジスト剥離液により除去される。   Subsequently, as shown in FIG. 8, etching is performed using the resist film 72 as a mask to pattern the catalyst metal 71. The resist film 72 is removed by a resist stripper after patterning the catalyst metal 71.

次に、図９に示すように、触媒金属７１上とカソード電極５３上とに亘って、絶縁層５６を成膜し、続いて、絶縁層５６上にゲート電極５７と、誘電体層５８と、導体５９とを順次成膜し、その後、導体５９を板状とし、冷陰極素子６０毎に導体５９を形成するために必要なパターニングされたレジスト膜７７を導体５９上に形成する。ゲート電極５７、誘電体層５８、及び導体５９は、例えば、スパッタリング法や蒸着法等により成膜することができる。   Next, as shown in FIG. 9, an insulating layer 56 is formed over the catalytic metal 71 and the cathode electrode 53, and then a gate electrode 57, a dielectric layer 58, and the like are formed on the insulating layer 56. Then, the conductor 59 is sequentially formed, and then the conductor 59 is formed into a plate shape, and a patterned resist film 77 necessary for forming the conductor 59 for each cold cathode element 60 is formed on the conductor 59. The gate electrode 57, the dielectric layer 58, and the conductor 59 can be formed by, for example, a sputtering method or a vapor deposition method.

続いて、図１０に示すように、レジスト膜７７をマスクとして、誘電体層５８が露出するまでエッチングを行って、板状の導体５９を冷陰極素子６０毎に形成する。レジスト膜７７は、エッチング後にレジスト剥離液により除去する。   Next, as shown in FIG. 10, etching is performed using the resist film 77 as a mask until the dielectric layer 58 is exposed, and a plate-like conductor 59 is formed for each cold cathode element 60. The resist film 77 is removed by a resist stripping solution after etching.

次に、図１１に示すように、板状の導体５９上及び誘電体層５８上に、開口部５６Ａ〜５９Ａを形成するためのレジスト膜７４をパターニングする。レジスト膜７４には、開口径Ｒ１の開口部７４Ａが形成されている。   Next, as shown in FIG. 11, a resist film 74 for forming openings 56 </ b> A to 59 </ b> A is patterned on the plate-like conductor 59 and the dielectric layer 58. In the resist film 74, an opening 74A having an opening diameter R1 is formed.

続いて、図１２に示すように、レジスト膜７４をマスクとして、等方性エッチング或いは異方性エッチングを用いて、導体５９、誘電体層５８、ゲート電極５７、及び絶縁層５６のエッチングを行う。このエッチングは、触媒金属７１と、触媒金属７１の周辺のカソード電極５３とが露出されるまで行う。このエッチングにより、導体５９には開口径Ｒ１の開口部５９Ａ、誘電体層５８には開口径Ｒ２の開口部５８Ａ、ゲート電極５７には導体５９に形成された開口部５９Ａと略同じ大きさの開口径を有した開口部５７Ａ、絶縁層５６には誘電体層５８に形成された開口部５８Ａと略同じ大きさの開口径を有した開口部５６Ａがそれぞれ形成される。レジスト膜７４は、開口部５６Ａ〜５９Ａを形成後に、レジスト剥離液により除去される。   Subsequently, as shown in FIG. 12, the conductor 59, the dielectric layer 58, the gate electrode 57, and the insulating layer 56 are etched by using isotropic etching or anisotropic etching with the resist film 74 as a mask. . This etching is performed until the catalyst metal 71 and the cathode electrode 53 around the catalyst metal 71 are exposed. By this etching, the conductor 59 has an opening 59A having an opening diameter R1, the dielectric layer 58 has an opening 58A having an opening diameter R2, and the gate electrode 57 has substantially the same size as the opening 59A formed in the conductor 59. An opening 57A having an opening diameter, and an opening 56A having an opening diameter substantially the same as the opening 58A formed in the dielectric layer 58 are formed in the opening 57A having an opening diameter. The resist film 74 is removed by a resist stripping solution after the openings 56A to 59A are formed.

続いて、図１３に示すように、熱ＣＶＤ法、又はプラズマＣＶＤ法を用いて、触媒金属７１から冷陰極エミッタ５４となる炭素系微細繊維を析出成長させる。   Subsequently, as shown in FIG. 13, carbon-based fine fibers that become the cold cathode emitter 54 are deposited and grown from the catalyst metal 71 using a thermal CVD method or a plasma CVD method.

熱ＣＶＤ法を用いて炭素系微細繊維を析出成長させる場合には、炭素を含むガス中において、赤外線ランプやヒータ等を用いて、基板５２を４５０〜６００℃の範囲内で加熱して、触媒金属７１と炭素を含むガスとを反応させることで、炭素系微細繊維を析出成長させることができる。   In the case where carbon-based fine fibers are deposited and grown using the thermal CVD method, the substrate 52 is heated within a range of 450 to 600 ° C. in a gas containing carbon using an infrared lamp, a heater, etc. By reacting the metal 71 with a gas containing carbon, carbon-based fine fibers can be deposited and grown.

また、プラズマＣＶＤ法を用いて炭素系微細繊維を析出成長させる場合には、炭素を含むガス中において、基板５２を加熱した上でプラズマを発生させることで、炭素系微細繊維を析出成長させることができる。炭素を含むガスには、例えば、一酸化炭素、アセチレン、メタン、エチレン等を含むガスを用いることができる。また、上記炭素を含むガスに、ヘリウム、アルゴン、水素、酸素等の希ガスを混合させても良い。   When carbon-based fine fibers are deposited and grown using the plasma CVD method, the carbon-based fine fibers are precipitated and grown by generating plasma after heating the substrate 52 in a gas containing carbon. Can do. As the gas containing carbon, for example, a gas containing carbon monoxide, acetylene, methane, ethylene, or the like can be used. Further, a rare gas such as helium, argon, hydrogen, oxygen, or the like may be mixed with the gas containing carbon.

以上説明したような製造工程を行うことで、複数の冷陰極素子６０を備えた背面板５１が製造される。   By performing the manufacturing process as described above, the back plate 51 including the plurality of cold cathode elements 60 is manufactured.

次に、図１４及び図１５を参照して、電界放出型ディスプレイ５０に設けられた導体５９の帯電方法について説明する。図１４は、電子放出開始直後（導体が帯電する前）の電界放出型ディスプレイの状態を模式的に示した図であり、図１５は、導体が帯電した後の電界放出型ディスプレイの状態を模式的に示した図である。なお、図１４及び図１５において、Ｊは電子ビーム（以下、電子ビームＪ）、Ｋは等電位線（以下、等電位線Ｋ）、Ｉは等電位線（以下、等電位線Ｉ）をそれぞれ示している。   Next, a method for charging the conductor 59 provided in the field emission display 50 will be described with reference to FIGS. FIG. 14 schematically shows the state of the field emission display immediately after the start of electron emission (before the conductor is charged), and FIG. 15 schematically shows the state of the field emission display after the conductor is charged. FIG. 14 and 15, J is an electron beam (hereinafter, electron beam J), K is an equipotential line (hereinafter, equipotential line K), and I is an equipotential line (hereinafter, equipotential line I). Show.

図１４に示すように、ゲート電極５７とカソード電極５３との間に電圧Ｖｇと、カソード電極５３とアノード電極６７との間に電圧Ｖａとを印加した直後は、上に凸んだ等電位線Ｉが形成されると共に、冷陰極エミッタ５４から電子が放出される。放出された電子は、等電位線Ｉと直交する方向に力を受けて進行し、蛍光体６８或いは導体５９に到達する。導体５９は、導体５９に到達した電子により負に帯電する。   As shown in FIG. 14, immediately after the voltage Vg is applied between the gate electrode 57 and the cathode electrode 53 and the voltage Va is applied between the cathode electrode 53 and the anode electrode 67, an equipotential line that protrudes upward. As I is formed, electrons are emitted from the cold cathode emitter 54. The emitted electrons travel by receiving a force in a direction perpendicular to the equipotential line I and reach the phosphor 68 or the conductor 59. The conductor 59 is negatively charged by electrons that have reached the conductor 59.

この際、導体５９から冷陰極エミッタ５４に電流ＩＤが流れる。また、導体５９に帯電した電子の一部もリークするため、ゲート電極５７と導体５９との間にリーク電流ＩＬが流れる。そのため、電流ＩＤからリーク電流ＩＬを引いた分の電流に相当する電子により、導体５９は負に帯電する。このように、電子により導体５９が負に帯電すると、導体５９の電位が下がり、導体５９の帯電量に応じて冷陰極エミッタ５４の電界強度が弱められ、冷陰極エミッタ５４から放出される電子の量は少なくなり、電流ＩＤの値も小さくなる。導体５９の電位は、電流ＩＤとリーク電流ＩＬとの大きさが等しくなった平衡状態において決定され、これにより冷陰極エミッタ５４から放出される電子の量が決定される。 At this time, a current ID flows from the conductor 59 to the cold cathode emitter 54. In addition, since some of the electrons charged in the conductor 59 also leak, a leak current IL flows between the gate electrode 57 and the conductor 59. Therefore, the electrons corresponding to the current I D to the minute current minus the leakage current I L, the conductor 59 is negatively charged. Thus, when the conductor 59 is negatively charged by electrons, the potential of the conductor 59 is lowered, the electric field strength of the cold cathode emitter 54 is weakened according to the charge amount of the conductor 59, and the electrons emitted from the cold cathode emitter 54 are reduced. The amount is reduced and the value of current ID is also reduced. The potential of the conductor 59 is determined in equilibrium size is equal to the current I D and the leakage current I L, thereby the amount of electrons emitted from the cold cathode emitter 54 is determined.

また、導体５９が負に帯電することで、図１５に示すように、導体５９の上方に下に凸んだ等電位線Ｋが形成され、この等電位線Ｋにより冷陰極エミッタ５４から放出された電子ビームＪは集束させられる。   Further, when the conductor 59 is negatively charged, as shown in FIG. 15, an equipotential line K protruding downward is formed above the conductor 59 and is emitted from the cold cathode emitter 54 by the equipotential line K. The electron beam J is focused.

次に、図１６及び図１７を参照して、電界放出型ディスプレイ５０が電子の放出量の多い冷陰極素子６０Ｂと、電子の放出量の少ない冷陰極素子６０Ｃとを有していた場合の導体５９Ｂ，５９Ｃの機能について説明する。なお、冷陰極エミッタ５４Ｂに流れる電流のうち導体５９Ｂから冷陰極エミッタ５４Ｂに流れ込む電流ＩＤＢの割合と、冷陰極エミッタ５４Ｃに流れる電流のうち導体５９Ｃから冷陰極エミッタ５４Ｃに流れ込む電流ＩＤＣの割合とは略等しく、リーク電流ＩＬＢとリーク電流ＩＬＣとは略等しいことを前提として以下の説明をする。 Next, referring to FIGS. 16 and 17, the conductor in the case where the field emission display 50 has a cold cathode element 60B with a large amount of electron emission and a cold cathode element 60C with a small amount of electron emission. The functions of 59B and 59C will be described. The ratio of the current I DC flowing and percentage of current I DB flowing to the cold cathode emitter 54B from the conductor 59B of the current flowing through the cold cathode emitters 54B, a conductor 59C of the current flowing through the cold cathode emitters 54C to the cold cathode emitter 54C The following description will be made on the assumption that the leakage current I LB and the leakage current I LC are substantially equal.

図１６は、電子の放出量の異なる冷陰極素子を備えた電界放出型ディスプレイの電子放出開始直後（導体が帯電する前）の状態を模式的に示した図であり、図１７は、図１６に示した電界放出型ディスプレイの導体が負に帯電した状態を模式的に示した図である。なお、図１６及び図１７において、説明の便宜上、電子の放出量の多い冷陰極素子６０Ｂには符号Ｂを付し、冷陰極素子６０Ｂよりも電子の放出量の少ない冷陰極素子６０Ｃには符号Ｃを付す。また、冷陰極素子６０Ｂ，６０Ｃは、冷陰極素子６０と同様な構成とされている。   FIG. 16 is a diagram schematically showing a state immediately after the start of electron emission (before the conductor is charged) of a field emission display provided with cold cathode elements having different electron emission amounts, and FIG. It is the figure which showed typically the state in which the conductor of the field emission type display shown to was negatively charged. 16 and 17, for the sake of convenience of explanation, the cold cathode element 60B that emits a large amount of electrons is denoted by B, and the cold cathode element 60C that emits a smaller amount of electrons than the cold cathode element 60B is denoted by a sign. C is attached. The cold cathode elements 60B and 60C have the same configuration as the cold cathode element 60.

図１６及び図１７において、電流ＩＤＢは、冷陰極エミッタ５４Ｂへの流入電流のうち、導体５９Ｂから冷陰極エミッタ５４Ｂに流れ込む電流を示しており、電流ＩＤＣは、冷陰極エミッタ５４Ｃへの流入電流のうち、導体５９Ｃから冷陰極エミッタ５４Ｃに流れ込む電流を示している。さらに、電流ＩＤＢ及び電流ＩＤＣを示した矢印の線の太さは、電流の大きさを示している（例えば、矢印の線が太い場合は、電流値が大きいことを示し、矢印の線が細い場合は、電流値が小さいことを示す。）。 16 and 17, current I DB indicates the current flowing into the cold cathode emitter 54B from the conductor 59B out of the inflow current into the cold cathode emitter 54B, and the current I DC flows into the cold cathode emitter 54C. Of the current, the current flowing from the conductor 59C into the cold cathode emitter 54C is shown. Further, the thickness of the line of the arrows showing the current I DB and the current I DC indicates the magnitude of the current (e.g., when the line of arrow bold indicates that a large current value, the line of arrow If is thin, the current value is small.)

図１６に示すように、電子放出開始直後において、電子の放出量の多い冷陰極素子６０Ｂの冷陰極エミッタ５４Ｂからは、冷陰極素子６０Ｃの冷陰極エミッタ５４Ｃから放出される電子よりも多くの電子が放出され、導体５９Ｂから冷陰極エミッタ５４Ｂに流れ込む電流ＩＤＢは、導体５９Ｃから冷陰極エミッタ５４Ｃに流れ込む電流ＩＤＣよりも大きくなる。 As shown in FIG. 16, immediately after the start of electron emission, the number of electrons emitted from the cold cathode emitter 54B of the cold cathode element 60B that emits a large amount of electrons is larger than the number of electrons emitted from the cold cathode emitter 54C of the cold cathode element 60C. There is released, the current I DB flowing from the conductor 59B to the cold cathode emitter 54B is larger than the current I DC flowing in the cold cathode emitter 54C from the conductor 59C.

また、冷陰極エミッタ５４Ｂから放出された電子が導体５９Ｂに到達すると、導体５９Ｂは電流ＩＤＢからリーク電流ＩＬＢを引いた電流値（ＩＤＢ−ＩＬＢ）に相当する量の電子により負に帯電し、冷陰極エミッタ５４Ｃから放出された電子が導体５９Ｃに到達すると、導体５９Ｃは電流ＩＤＣからリーク電流ＩＬＣを引いた電流値（ＩＤＣ−ＩＬＣ）に相当する量の電子により負に帯電する。 When electrons emitted from the cold cathode emitter 54B reach the conductor 59B, the conductor 59B becomes negative due to an amount of electrons corresponding to a current value (I DB −I LB ) obtained by subtracting the leakage current I LB from the current I DB. charged, the electrons emitted from the cold cathode emitter 54C reaches the conductor 59C, the conductor 59C is negative by the amount of electrons corresponding to the current value obtained by subtracting the leak current I LC from current I DC (I DC -I LC) Is charged.

上記説明したように、電流ＩＤＢ＞電流ＩＤＣ、リーク電流ＩＬＢ＝リーク電流ＩＬＣであることから、図１７に示すように、導体５９Ｂの帯電量は、導体５９Ｃの帯電量よりも大きくなり、冷陰極エミッタ５４Ｂ表面の電界強度は、冷陰極エミッタ５４Ｃ表面の電界強度よりも弱められる。 As described above, since current I DB > current I DC and leakage current I LB = leakage current I LC , the charge amount of conductor 59B is larger than the charge amount of conductor 59C as shown in FIG. Thus, the electric field strength on the surface of the cold cathode emitter 54B is weaker than the electric field strength on the surface of the cold cathode emitter 54C.

これにより、冷陰極エミッタ５４Ｂから放出される電子の量が減少して、冷陰極エミッタ５４Ｂから放出される電子の量と、冷陰極エミッタ５４Ｃから放出される電子の量との差が小さくなり、画素間の輝度のばらつきを低減できる。また、導体５９Ｂ，５９Ｃが負に帯電することで、下に凸んだ等電位線Ｋが導体５９Ｂ，５９Ｃとアノード電極６７との間に形成され、この下に凸んだ等電位線Ｋにより電子ビームＪＢ，ＪＣを集束させ、集束された電子ビームＪＢ，ＪＣを所定の蛍光体６８Ｂ，６８Ｃに照射することで、画像として表示される解像度の低下や混色等の画質劣化を抑制することができる。 Thereby, the amount of electrons emitted from the cold cathode emitter 54B is reduced, and the difference between the amount of electrons emitted from the cold cathode emitter 54B and the amount of electrons emitted from the cold cathode emitter 54C is reduced. Variation in luminance between pixels can be reduced. Further, when the conductors 59B and 59C are negatively charged, an equipotential line K protruding downward is formed between the conductors 59B and 59C and the anode electrode 67. electron beam J B, focuses the J C, it focused electron beam J B, J C the predetermined phosphor 68B, by irradiating the 68C, the image quality degradation and a decrease in color mixing of the resolution to be displayed as an image Can be suppressed.

上記説明した電界放出型ディスプレイ５０は、従来の電界放出型ディスプレイと同様な駆動方法により駆動され、例えば、複数のゲート電極５７に走査パルスに応じた所定の正のゲート電圧を印加し、複数のカソード電極５３に画像信号に応じた所定の負のカソード電圧を印加し、アノード電極６７に常時所定の正のアノード電圧を印加することで駆動することができる。   The field emission display 50 described above is driven by a driving method similar to that of a conventional field emission display. For example, a predetermined positive gate voltage corresponding to a scanning pulse is applied to a plurality of gate electrodes 57, and a plurality of Driving can be performed by applying a predetermined negative cathode voltage corresponding to the image signal to the cathode electrode 53 and constantly applying a predetermined positive anode voltage to the anode electrode 67.

なお、導体５９に衝突する電子の電子エネルギーが、導体５９の二次電子放出係数１を超えるとき、導体５９からは二次電子が放出され、導体５９は正に帯電する。このように、導体５９が正に帯電すると冷陰極エミッタ５４表面の電界強度が強められるため、冷陰極素子６０間の放出される電子の量の差を小さくすることができないと共に、電子ビームＪを集束させることもできない。従って、導体５９から二次電子が放出されないように、ゲート電圧、カソード電圧、アノード電圧、導体５９とアノード電極６７との間の距離、導体５９とゲート電極５７との間の距離、ゲート電極５７とカソード電極５３との間の距離、導体５９の材料等を適宜選択する。   When the electron energy of the electrons colliding with the conductor 59 exceeds the secondary electron emission coefficient 1 of the conductor 59, secondary electrons are emitted from the conductor 59, and the conductor 59 is positively charged. Thus, when the conductor 59 is positively charged, the electric field strength on the surface of the cold cathode emitter 54 is increased, so that the difference in the amount of electrons emitted between the cold cathode elements 60 cannot be reduced, and the electron beam J It cannot be focused. Therefore, the gate voltage, the cathode voltage, the anode voltage, the distance between the conductor 59 and the anode electrode 67, the distance between the conductor 59 and the gate electrode 57, the gate electrode 57, so that secondary electrons are not emitted from the conductor 59. The distance between the cathode electrode 53 and the material of the conductor 59 is appropriately selected.

（実施例）
本実施例の電界放出型ディスプレイ５０の背面板５１を以下のように形成した。基板５２であるガラス基板上に、カソード電極５３であるＣｒ膜（２００ｎｍ）と、開口径７μｍの開口部５６Ａを有した絶縁層５６であるＳｉＯ２膜（３μｍ）と、開口径５μｍの開口部５７Ａを有したゲート電極５７であるＣｒ膜（２００ｎｍ）と、開口径７μｍの開口部５８Ａを有した誘電体層５８であるＳｉＯ２膜（２μｍ）と、開口径５μｍの開口部５９Ａを有した板状の導体５９であるＣｒ膜（２００ｎｍ）とを順次積層形成し、開口部５６Ａに露出されたカソード電極５３上に冷陰極エミッタ５４であるグラファイトナノファイバーを形成した。また、板状の導体５９は、平面視した状態において１０μｍ×１０μｍの四角形に構成されている。この背面板５１には、複数の冷陰極素子６０が形成されている。 (Example)
The back plate 51 of the field emission display 50 of this example was formed as follows. On a glass substrate which is a substrate 52, a Cr film (200 nm) which is a cathode electrode 53, an SiO 2 film (3 μm) which is an insulating layer 56 having an opening 56A having an opening diameter of 7 μm, and an opening which has an opening diameter of 5 μm. A Cr film (200 nm) which is a gate electrode 57 having 57A, an SiO 2 film (2 μm) which is a dielectric layer 58 having an opening 58A having an opening diameter of 7 μm, and an opening 59A having an opening diameter of 5 μm. A Cr film (200 nm), which is a plate-like conductor 59, was sequentially laminated, and a graphite nanofiber, which is a cold cathode emitter 54, was formed on the cathode electrode 53 exposed in the opening 56A. Further, the plate-like conductor 59 is formed in a 10 μm × 10 μm square in a plan view. A plurality of cold cathode elements 60 are formed on the back plate 51.

このような背面板５１を電界放出型ディスプレイ５０に設けることで、画素間の輝度のばらつきを低減できると共に、下に凸んだ等電位線Ｋを形成して、電子ビームＪを集束させて、画像として表示される解像度の低下や混色等の画質劣化を抑制することができた。   By providing such a back plate 51 in the field emission display 50, variation in luminance between pixels can be reduced, and an equipotential line K protruding downward can be formed to focus the electron beam J, It was possible to suppress deterioration in image quality such as a decrease in resolution and color mixing displayed as an image.

以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Can be modified or changed.

本発明は、画素間の輝度のばらつきを低減すると共に、解像度の低下や混色等の画質劣化を抑制することのできる冷陰極装置及び電界放出型ディスプレイに適用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to a cold cathode device and a field emission display that can reduce variations in luminance between pixels and can suppress deterioration in image quality such as a decrease in resolution and color mixing.

フォーカス電極を備えた従来の電子放出型ディスプレイの断面図である。It is sectional drawing of the conventional electron emission type display provided with the focus electrode. 図１に示した背面板の平面図である。It is a top view of the backplate shown in FIG. ゲート電極の厚さを大きくした従来の電界放出型ディスプレイの断面図である。It is sectional drawing of the conventional field emission display which enlarged the thickness of the gate electrode. 本発明の実施の形態による電界放出型ディスプレイの断面図である。1 is a cross-sectional view of a field emission display according to an embodiment of the present invention. 図４に示した背面板の平面図である。FIG. 5 is a plan view of the back plate shown in FIG. 4. 本実施の形態の電界放出型ディスプレイに設けられた背面板の製造工程を示した図（その１）である。It is the figure (the 1) which showed the manufacturing process of the backplate provided in the field emission display of this Embodiment. 本実施の形態の電界放出型ディスプレイに設けられた背面板の製造工程を示した図（その２）である。It is FIG. (The 2) which showed the manufacturing process of the backplate provided in the field emission display of this Embodiment. 本実施の形態の電界放出型ディスプレイに設けられた背面板の製造工程を示した図（その３）である。It is FIG. (The 3) which showed the manufacturing process of the backplate provided in the field emission display of this Embodiment. 本実施の形態の電界放出型ディスプレイに設けられた背面板の製造工程を示した図（その４）である。It is FIG. (The 4) which showed the manufacturing process of the backplate provided in the field emission display of this Embodiment. 本実施の形態の電界放出型ディスプレイに設けられた背面板の製造工程を示した図（その５）である。It is FIG. (The 5) which showed the manufacturing process of the backplate provided in the field emission display of this Embodiment. 本実施の形態の電界放出型ディスプレイに設けられた背面板の製造工程を示した図（その６）である。It is FIG. (The 6) which showed the manufacturing process of the backplate provided in the field emission display of this Embodiment. 本実施の形態の電界放出型ディスプレイに設けられた背面板の製造工程を示した図（その７）である。It is FIG. (The 7) which showed the manufacturing process of the backplate provided in the field emission display of this Embodiment. 本実施の形態の電界放出型ディスプレイに設けられた背面板の製造工程を示した図（その８）である。It is FIG. (The 8) which showed the manufacturing process of the backplate provided in the field emission display of this Embodiment. 電子放出開始直後（導体が帯電する前）の電界放出型ディスプレイの状態を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the state of the field emission display immediately after the start of electron emission (before a conductor charges). 導体が帯電した後の電界放出型ディスプレイの状態を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the state of the field emission display after the conductor charged. 電子の放出量の異なる冷陰極素子を備えた電界放出型ディスプレイの電子放出開始直後（導体が帯電する前）の状態を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the state immediately before the electron emission start (before a conductor charges) of the field emission display provided with the cold cathode element from which the emission amount of electrons differs. 図１６に示した電界放出型ディスプレイの導体が負に帯電した状態を模式的に示した図である。FIG. 17 is a diagram schematically showing a state in which a conductor of the field emission display shown in FIG. 16 is negatively charged.

符号の説明Explanation of symbols

１０，２５，６０，６０Ｂ，６０Ｃ 冷陰極素子
１１，２７，５１ 背面板
１２，２１，５２，６６ 基板
１３，５３，５３Ｂ，５３Ｃ カソード電極
１４，５６，５６Ｂ，５６Ｃ 絶縁層
１５，２６，５７，５７Ｂ，５７Ｃ ゲート電極
１７，５８，５８Ｂ，５８Ｃ 誘電体層
１８ フォーカス電極
１９，５４，５４Ｂ，５４Ｃ 冷陰極エミッタ
２０，３０，５０ 電界放出型ディスプレイ
２２，６７ アノード電極
２３，６８，６８Ｂ，６８Ｃ 蛍光体
２４，６５ 前面板
２６Ａ 側面部
５９，５９Ｂ，５９Ｃ 導体
７１ 触媒金属
７２，７４，７７ レジスト膜
Ａ，Ｅ，５６Ａ〜５９Ａ 開口部
Ｂ，Ｆ，Ｋ，Ｉ 等電位線
Ｄ，Ｇ，Ｊ，ＪＢ，ＪＣ 電子ビーム
Ｒ１，Ｒ２ 開口径
ＩＤＢ，ＩＤＣ 電流
ＩＬＢ，ＩＬＣ リーク電流 10, 25, 60, 60B, 60C Cold cathode element 11, 27, 51 Back plate 12, 21, 52, 66 Substrate 13, 53, 53B, 53C Cathode electrode 14, 56, 56B, 56C Insulating layer 15, 26, 57 57B, 57C Gate electrode 17, 58, 58B, 58C Dielectric layer 18 Focus electrode 19, 54, 54B, 54C Cold cathode emitter 20, 30, 50 Field emission display 22, 67 Anode electrode 23, 68, 68B, 68C Phosphor 24, 65 Front plate 26A Side surface 59, 59B, 59C Conductor 71 Catalytic metal 72, 74, 77 Resist film A, E, 56A to 59A Opening B, F, K, I Equipotential lines D, G, J , J B , J C Electron beam R1, R2 Aperture diameter I DB , I DC current I LB , I LC leakage current

Claims (3)

カソード電極とゲート電極との間に電圧を印加して冷陰極エミッタから電子を放出する複数の冷陰極素子が平面状に配列された冷陰極装置であって、
前記ゲート電極上に形成され、前記複数の冷陰極素子から放出される電子を通過させる複数の第１の開口部を有した誘電体層と、
該誘電体層上に形成され、前記電子を通過させる第２の開口部を有した導体とを備え、
該導体は、前記複数の冷陰極素子の各々について分離して設けられ、該導体の各々は電気的に浮遊されており、前記第１の開口部と前記冷陰極素子は、１対１で設けられていることを特徴とする冷陰極装置。 A cold cathode device in which a plurality of cold cathode elements that emit electrons from a cold cathode emitter by applying a voltage between a cathode electrode and a gate electrode are arranged in a plane,
A dielectric layer formed on the gate electrode and having a plurality of first openings through which electrons emitted from the plurality of cold cathode devices pass;
A conductor formed on the dielectric layer and having a second opening through which the electrons pass;
The conductor is provided separately for each of the plurality of cold cathode elements, each of the conductors is electrically floating, and the first opening and the cold cathode element are provided in a one-to-one relationship. cold cathode apparatus characterized by being. 前記誘電体層に設けられた前記第１の開口部は、前記導体に設けられた前記第２の開口部よりも大きく形成されており、
前記第１の開口部の中心と前記第２の開口部の中心とは、略同一であることを特徴とする請求項１に記載の冷陰極装置。 The first opening provided in the dielectric layer is formed larger than the second opening provided in the conductor;
The cold cathode device according to claim 1, wherein the center of the first opening and the center of the second opening are substantially the same. 前記電子が照射されることにより発光する蛍光体と、
請求項１または２に記載の冷陰極装置とを備えたことを特徴とする電界放出型ディスプレイ。 A phosphor that emits light when irradiated with the electrons;
A field emission display comprising the cold cathode device according to claim 1.
JP2004189456A 2004-06-28 2004-06-28 Cold cathode device and field emission display Expired - Fee Related JP4603300B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004189456A JP4603300B2 (en) 2004-06-28 2004-06-28 Cold cathode device and field emission display

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004189456A JP4603300B2 (en) 2004-06-28 2004-06-28 Cold cathode device and field emission display

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006012665A JP2006012665A (en) 2006-01-12
JP4603300B2 true JP4603300B2 (en) 2010-12-22

Family

ID=35779652

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004189456A Expired - Fee Related JP4603300B2 (en) 2004-06-28 2004-06-28 Cold cathode device and field emission display

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4603300B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007273270A (en) * 2006-03-31 2007-10-18 Mitsubishi Electric Corp Field emission display and manufacturing method therefor
JP5210281B2 (en) * 2009-10-14 2013-06-12 日本放送協会 ELECTRON EMITTING ELEMENT, DISPLAY DEVICE HAVING SAME, AND IMAGING DEVICE

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002373570A (en) * 2001-06-18 2002-12-26 Nec Corp Electric field emission cold cathode and its manufacturing method
JP2003016922A (en) * 2001-06-27 2003-01-17 Sony Corp Electron emitting device and cathode-ray tube
JP2003051247A (en) * 2001-06-12 2003-02-21 Hewlett Packard Co <Hp> Method for manufacturing field emitting with tip positioned automatically
JP2004134173A (en) * 2002-10-09 2004-04-30 Mitsubishi Electric Corp Cold cathode electron source and display device using the same
JP2005056589A (en) * 2003-08-01 2005-03-03 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> Electron emission element and field emission type display device

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3189789B2 (en) * 1998-06-03 2001-07-16 双葉電子工業株式会社 Field emission cathode with planar focusing electrode

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003051247A (en) * 2001-06-12 2003-02-21 Hewlett Packard Co <Hp> Method for manufacturing field emitting with tip positioned automatically
JP2002373570A (en) * 2001-06-18 2002-12-26 Nec Corp Electric field emission cold cathode and its manufacturing method
JP2003016922A (en) * 2001-06-27 2003-01-17 Sony Corp Electron emitting device and cathode-ray tube
JP2004134173A (en) * 2002-10-09 2004-04-30 Mitsubishi Electric Corp Cold cathode electron source and display device using the same
JP2005056589A (en) * 2003-08-01 2005-03-03 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> Electron emission element and field emission type display device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006012665A (en) 2006-01-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7682213B2 (en) Method of manufacturing an electron emitting device by terminating a surface of a carbon film with hydrogen
TWI277120B (en) Field emission device and field emission display device using the same
JP3745348B2 (en) Electron emitting device, electron source, and manufacturing method of image display device
JP2002150922A (en) Electron emitting device, cold cathode field electron emitting device and manufacturing method therefor, and cold cathode field electron emitting display device and method of its manufacture
US8075360B2 (en) Electron-emitting device, electron source, image display apparatus, and manufacturing method of electron-emitting device
US7489070B2 (en) Field emission device and field emission display using the same having a concave-shaped cathode to enhance electron focusing
JP2007073208A (en) Manufacturing method of electron emission element, electron source and image forming device
JP3826120B2 (en) Electron emitting device, electron source, and manufacturing method of image display device
US7545090B2 (en) Design for a field emission display with cathode and focus electrodes on a same level
JP4603300B2 (en) Cold cathode device and field emission display
JP4810010B2 (en) Electron emitter
JP2008108631A (en) Field emission type cathode substrate, field emission light source, and field emission type display element
JP2007250247A (en) Electron emitting element, electron source, image display device, and television device
JP4568090B2 (en) Electron emitting device, cathode, electron source substrate, display device, and manufacturing method thereof
JP2002124180A (en) Manufacturing method of electron-emitting element, electron-emitting element, electron source and image forming device
JP3745360B2 (en) Electron emitting device, electron source, and image forming apparatus
JP2002289088A (en) Electron emitting element, electron source, driving method for electron source, image forming device, driving method for image forming device and electron emitting device
JP2007227091A (en) Electron emission element, manufacturing method of the electron emission element, and display device having the electron emission element
JP2002093308A (en) Electron emission device, electron source, image forming apparatus, and manufacturing method of electron emission element
JP2003100200A (en) Electron emission element, electron source, and image forming device
JP2003109489A (en) Electron emission element, electron source, and image forming device
JP2005056589A (en) Electron emission element and field emission type display device
JP2002075166A (en) Electron emission device, electron source and image- forming apparatus
JP2003051245A (en) Electron-emission element, electron source, imaging device and manufacturing method of electron-emission element
JP2003016917A (en) Electron emitting element, electron source and image forming device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070226

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20091016

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091110

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100106

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100413

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100604

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100907

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20101001

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131008

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141008

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees